H20 Planten
20.1 Veredelen
Klassiek veredelen: veredelen van planten met behulp van selecteren en kruisen. Het kost veel werk
en je houdt maar een paar rassen over die voldoen aan de vereisten. Geslachtelijke voortplanting
speelt een rol: er is bestuiving (stuifmeel van meeldraden (vader) komt op de stempel van de
stampers (moeders)). De mannelijke gameten (geslachtscellen) groeien naar het vruchtbeginsel op of
in de bloembodem via stuifmeelbuizen, daar versmelten ze met vrouwelijke gameten (eicellen) in de
zaadbeginsels: bevruchting. Bij veredeling is de bestuiving uitgevoerd door de veredelaar. Hij wil
nieuwe combinaties van eigenschappen. Na de bevruchting groeit bij rozen uit het vruchtbeginsel
een rozenbottel, een schijnvrucht met kleine vruchtjes met 1 zaad waaruit weer nieuwe rozen
groeien. Dit levert nieuwe combinaties van allelen waardoor nieuwe eigenschappen kunnen
ontstaan. Door veel selectie op een bepaald kenmerk, kunnen andere kenmerken verdwijnen uit de
genenpool. Bij wilde populaties verarmt de genenpool niet doordat de kruisingen willekeurig zijn.
Ongeslachtelijke voortplanting: vermeerdering, je wil een goed gelukt ras vermeerderen. De
nakomelingen zijn genetisch identiek aan de ouderplant. Bij rozen kan je bijvoorbeeld een oog
(slapende knop) van een plant met mooie bloemen in een onderstam schuiven (=enten = oculeren)
van een wilde roos (sterke wortels) en dan krijg je een tak met beide goede eigenschappen.
Planten worden soms aangetast door schimmel. Schimmel heeft snel een resistentie tegen
bestrijdingsmiddelen, fungiciden. Om besmetting te voorkomen is kennis over de levenscyclus van
de schimmel nodig. Schimmels groeien uit sporen: haploïde (n) cellen die dienen voor de
vermeerdering van schimmels. Wanneer sporen op een blad of vrucht komen, dringt deze de plant in
en vormt hij een netwerk van schimmeldraden: mycelium. Sommige planten hebben
resistentiegenen en kunnen tegen de schimmel. Als je in de buurt van die genen een makkelijk
zichtbaar te maken stukje DNA, kan je dat markeren als herkenningspunt: een DNA-marker. Door
markers kan je snel vaststellen of de nakomelingen ook resistentiegenen bevatten. Dit is selectie op
DNA-niveau. Kennis over het genoom van plant heet genomics.
Wanneer je resistentiegenen van soort 1 via genetische modificatie inbouwt bij soort 2, dan krijg je
transgene gmo-planten: planten met extra genen (door gmo) die coderen voor de nieuwe
eigenschap. Gmo-planten met genen van dezelfde soort, zijn cisgene planten. Wanneer het
gewenste gen door genetische modificatie geïsoleerd is, kiest de laborant een bacterie om het gen
over te brengen in de plant. De bacterie heeft naast zijn grote cirkelvormige DNA ook plasmiden
(kleinere stukken DNA). De genen die moeten worden overgebracht, worden in de plasmiden
ingebouwd. De bacterie is nu een vector die het gen moet overbrengen. Hij kloont de bacteriën en
brengt deze samen in een kweek met losse, niet-gedifferentieerde plantencellen. De plasmiden
dringen door en enzymen bouwen het in het DNA van de plant. Aan het gen wordt vaak een
markergen (bijv. resistentie voor antibioticum) gekoppeld, zodat het te herkennen is voor de selectie.
Wanneer dat antibioticum toegevoegd wordt gaan planten zonder het gen dood en blijven de goede
over die op weefselkweek gaan.
Een soort is polyploïd als hij meerdere sets chromosomen heeft (3n of meer). Niet alle hybriden zijn
vruchtbaar. Veel rozen zijn tetraploïd (4n). Polyploïdie is op te wekken door de vorming van
trekdraden tijdens de mitose te verhinderen -> chromatiden van dubbelchromosomen na deling van
het centromeer gaan niet uit elkaar: non-disjunctie, dat is een genoommutatie. Het kan ook
optreden bij meiose 1 of 2 van mensen -> trisomie of monosomie. Overerving van eigenschappen is
lastiger bij polyploïden: tijdens meiose treedt recombinatie op doordat chromosomen twee aan twee
groeperen -> er kan uitwisseling van DNA plaatsvinden door crossing-over, bij tetraploïden is die kans
nog groter doordat er vier homologe chromosomenparen vormen en delen uitwisselen -> meer
recombinatie. Dankzij een genetische kaart kunnen veredelaars gericht werken.
Ook kan je genetisch modificeren door CRISPR-cas.
20.2 Opname en transport van water
, Verzilting: het zoutgehalte van de bodem neemt steeds toe. Planten nemen water op met daarin
mineralen, via wortelharen: uitstulpingen van epidermiscellen (opperhuidcellen) vlak bij de
uiteinden van jonge worteltoppen (91B). Ze vergroten het worteloppervlak en daarmee de capaciteit
van water en zout opname. Daarna gaan water en zouten via celwanden, de apoplast-route, of via
celmembranen en grondplasma: symplast-route, richting het midden van de wortel: de centrale
cilinder. Hieromheen ligt de endodermis van de wortel. Die cellen hebben in de dwarswanden van
de cel een laagje suberine, de bandjes van Caspari (kurkbandjes). Dit is een waterdichte afsluiting.
Het water en de zouten kunnen hier niet verder via apoplast-route, maar wel door de symplast-route
(ze moeten door de celmembranen van de endodermiscellen heen om in de centrale cilinder te
komen). Daar gaan water en zouten verder in speciale transportbuisjes: de houtvaten. Het
zuurstofgehalte en temperatuur van de bodem hebben invloed op de opname - > er zijn dus actieve
processen. Deze vinden plats in het gedeelte van de celmembranen aan de binnen- en buitenzijde
van de endodermiscellen. Er is actief transport: selectief opgenomen zouten gaan tegen het
concentratieverschil in naar de centrale cilinder. De concentratie zouten in de cilinder stijgt daardoor,
door osmose volgt water Er komt een lichte overdruk die het water via de houtvaten naar boven
perst: de worteldruk. De druk is hoger als de temperatuur hoger is en er weinig verdamping is. De
worteldruk perst waterdruppels via poriën de bladeren uit: guttatie.
De houtvaten (xyleem) in de wortels lopen door in de stengel en bladeren. Ze ontstaan uit
langgerekte cellen met celwanden die met houtstof versterkt zijn tot ring, spiraal of netvaten (81E).
De cel is afgestorven en de tussenwanden zijn verdwenen, er is een doorlopende buis gevormd. Ze
vervoeren water en opgeloste zouten van de wortels naar de rest van de plant. Water is polair: een
kant met negatieve lading en een kan met een positieve. Er ontstaat cohesie: watermoleculen
trekken elkaar aan. Er wordt een waterdraad gevormd in de vaten. Watermoleculen en moleculen in
de wanden van de houtvaten trekken elkaar ook aan: adhesie. Hierdoor kan het water in de nauwe
vaten omhoog. Een waterdraad in een vat is door de cohesiekrachten tussen de moleculen redelijk
sterk en breekt niet snel, zelfs niet bij houtvaten van tientallen meters hoog.
De derde kracht die belangrijk is voor hoge planten, is verdamping in de bladeren. Door verdamping
trekken bladeren de waterdraden via de houtvaten uit de wortels omhoog: verdampingsstroom. Het
is sterker dan de zwaartekracht. De opgeloste zouten gaan met het water mee. Die stoffen zijn nodig
om bijvoorbeeld bladgroen te maken. De verdamping voorkomt oververhitting (door zonlicht).
Door osmotische processen die een rol spelen, beweegt water in de richting van de hoogste
concentratie opgeloste stoffen. De waterpotentiaal (psi, ψ) op een bepaalde plek is de optelsom van
alle krachten die invloed hebben op de stroomrichting. Water gaat naar de laagste psi. De psi van
zuiver water is nul, met opgeloste stoffen is het negatief. De psi in de top van de plant is het
negatiefst door zwaartekracht en verdamping (verhoogd concentratie opgeloste stoffen), hierdoor
loopt de gradiënt van hoog onder in de plant naar laag. Hierdoor stroomt water omhoog.
Verdamping vindt plaats via huidmondjes: openingen in de bladeren en (groene) stengels, omgeven
door twee speciale sluitcellen (91A). Als het warm of nacht is staan ze dicht en is er geen
verdamping, als ze open staan neemt de verdamping toe met de temperatuur en windsterkte: een
hoge luchtvochtigheid remt de verdampingssnelheid af. Als er geen bladeren zijn, is er bijna geen
verdamping (vroeg voorjaar). In de wortels lossen dan opgeslagen suikers op in het water in de
houtvaten -> osmose -> extra water opnemen -> extra hoge worteldruk -> transportprocessen
worden weer op gang gebracht.
20.3 Fotosynthese
Nettovergelijking voor fotosynthese: 6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6O2. De gevormde O2 komt uit
H2O, daarom is de brutovergelijking: 6 CO2 + 12 H2O -> C6H12O6 + 6H2O + 6O2, dit is een juistere
omschrijving. Lichtenergie (fotonen) wordt omgezet in chemische energie (glucose). Groene planten
zijn fotoautotroof, ze nemen geen organische stoffen op voor hun energievoorziening.
